高速铁路线路特征简介

列车在高速铁路线路上保持高速度、高密度运行，这对线路提出了更高的要求，与普速铁路线路相比，高速铁路线路作为处于更为复杂工作条件下的整体工程结构，具有以下特征。

（一）高平顺性

高平顺性的核心是保持轨道结构良好的几何状态，是设计、建设高速铁路的控制性条件，也是高速铁路有别于中、低速铁路的最主要特点之一。高速铁路要求高平顺性的轨道，而高平顺性的轨道是依托在高平顺性的线路空间曲线、路基、桥梁等基础之上的，因此，必须从线形、路基、道床、钢轨、桥梁等方面入手采取保证措施，才能实现高平顺性要求。

轮轨相互作用的理论研究表明，轨道不平顺所引起的轮轨动力响应及其对行车安全性、平稳性和乘车舒适性的影响，均随行车速度的提高而显著增大。速度提高导致振动和轮轨作用力增加，对旅客、轮、轨及路面环境都会产生影响，各种微小的短波不平顺，都是恶化轨道几何状态的根源，可能引发轮、轨、轴断裂，也是产生噪音的根源之一。

高速铁路的理论研究和实践还表明，在平顺的轨道上，列车处于平稳运行状态，列车速度低于临界速度时，即使速度很高，轮轨动力附加荷载也很小；反之，若线路平顺性不良，即使轨道、路基和桥梁结构在强度方面完全满足要求，列车运行也未接近临界速度，线路引起的列车振动和轮轨动作用力仍会大幅度增加，表2-1-1表明了不同列车速度对轨道不平顺动态响应的影响。

表2-1-1　不同列车速度对轨道不平顺动态响应

（二）高稳定性

（1）稳定、沉降小且沉降均匀的平顺路基是高平顺性轨道的基础。稳定性好的路基，主要是通过控制路基工后沉降、不均匀沉降及路基顶面的初始不平顺来保证。因为路基的工后沉降大或沉降不均匀，就要求经常维修线路，而经常处于维修的线路，其稳定性、平顺性肯定差，这就影响了高速行车，同时，路基的不均匀、沉降过大，或其顶面初始不平顺大，恶化路况将导致道床厚度不一致，道床的残余变形积累不均匀。因此，法国铁路就规定路基铺轨后，5年内最大允许沉降量5 cm。

（2）高稳定性特征反映在桥梁上，表现为对桥梁结构要求有足够大的刚度。

① 高速列车对桥梁的动力作用远大于普速列车。桥梁出现较大挠度会直接影响桥上轨道的平顺性，造成结构物承受很大的冲击力，旅客舒适度受到严重影响，轨道状态不能保持稳定，甚至影响列车的运行安全。

② 限制桥梁预应力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形。这些都会对高速铁路桥梁的结构刚度和整体性能提出很高的要求，对桥梁挠度、梁端转角、扭转变形、横向变形、结构自振频率和车辆竖向加速度等方面作出严格的限定。尽管高速铁路桥梁活载小于普通铁路，但实际应用的高速铁路桥梁，在梁高、梁重上，均超过普速铁路桥梁。

③ 无缝线路钢轨在桥上受力状态与在路基上不同。桥梁结构产生预应力徐变上拱、温差结构变形、桥梁挠曲等，使桥梁在纵向产生一定的位移，引起桥上钢轨产生附加应力。过大附加应力会造成桥上无缝线路失稳，影响行车安全。因此，墩台基础要有足够的纵向刚度，以尽量减小钢轨附加应力和梁轨间的相对位移。各国在修建高速铁路时，除了对墩台纵向刚度有严格要求外，还对如何避免结构物出现较大的纵向位移进行了深入研究，提出了多种控制方法和解决措施。

（三）高精度、小残变、少维修

高速铁路在进行轨道铺设时，严格控制轨道铺设精度是实现轨道初始高平顺的保证。轨道铺设的初始不平顺是运营后不平顺发生、发展、恶化的根源，初始状态好的轨道，维修周期长，可长期保持轨道的良好水平，而初期状态不好的轨道，不仅维修周期短，即使增加维修次数，也难改变“先天不良”的痼疾，为此一般通过采用如下方法提高精度、减少残变和维修：

（1）提高线路的测量精度。

日、法等国在建设高速铁路时，线路放线测量要求每10 m设一基桩，基桩的定位允许误差在x、y、z方向各为1 mm。

（2）严格控制钢轨的的平直性和焊接接头的平顺性。

我国目前生产的60 kg/m钢轨，其断面形状和尺寸与UIC60轨相似，但轨面平直度、尺寸公差、轨面缺陷以及焊接接头尺寸公差与UIC标准及国外高速铁路钢轨标准的差距很大，因此，我国目前生产的60 kg/m钢轨不能用于京沪高速铁路。

（3）（3）在完成铺轨后、开通运营前，打磨钢轨，去掉钢轨在轧制和施工过程中造成的轨面微小不平顺，提高焊接接头的平顺性，这已被国外证明是一项技术经济效益显著的成功经验，既保证了高速铁路在开通运营之日列车即按设计速度运行和降低轮轨噪声，又延长了钢轨和道砟的使用寿命，大大减少了维修工作量，延长了维修周期。

严格控制轨道铺设精度，仅是实现高平顺性轨道的第一步，由于铁路轨道是由多种部件组成的，特别是有砟轨道，轨排位于碎石道砟散粒体之上，在高速列车荷载作用下，这些部件会发生变形，当变形量值或其变形发展速度超过一定限值时，将失去轨道的高平顺性。因此，对高速铁路轨道各部件的设计，不仅要保证强度，更重要是保证小的残余变形，既保证了高平顺性，又满足了少维修的要求。

（四）宽大、独行的线路空间(www.xing528.com)

列车沿地面高速运行时，将带动列车周围的空气随之运动，形成一种特定的非定常流场，称为“列车绕流”，俗称“列车风”。这种列车风形成的列车气动力将威胁沿线工作人员和站台旅客的安全，对沿线建筑物也有破坏作用，列车风卷起的杂物还可能危及行车安全，而相邻线路两列车相向高速运行交会时，产生的空气压力冲击波易震碎车窗玻璃，使旅客耳朵感到不适，甚至影响列车运行的平稳性。列车风对安全运行的影响主要体现在以下几方面。

1．对线路两侧的影响

列车高速运行时，列车风对线路两侧会产生一定压力，高速铁路线路两侧应修筑隔音墙以免因列车风的冲击对沿线人员及建筑物造成一定的危害。

2．对高架桥维修通路的影响

高速列车通过高架桥时会产生较大的列车风和列车风压，它将从生理上和心理上影响维修人员的人身安全，故规定高架桥轨道中心线间的距离为3.3～3.6 m，不满足此数者，须增设避车台。

3．列车风对列车会车的影响

两个列车在双线上会车时，它们的头部产生的空气压力波（列车风）相互作用在对方的侧面，可能会产生危险，会车压力波大小与速度、列车头型系数、列车长度、线路环境、列车观测点位置等有关。高速复线的线路间距，按最高速度的不同，应在4.2 m以上，可使列车或旅客免受列车风的危害。

4．隧道内列车风的影响

高速列车在隧道内的空气动力学效应要比在露天环境中强烈的多，合理地布置隧道中的通风井，可以使隧道内的空气压力变化减少50%。

因此，高速铁路要求有一个宽大的行车空间，它可以通过增大两线间的距离和加宽站台上旅客的安全退避距离来解决。一般在有高速列车通过的车站站台上，除加宽临近站台的安全退避距离外，还在安全线上设置手扶安全护栏，留出可供旅客上下车的“活门”等。

此外，由于高速列车动能和惯性力都很大，一旦与其他物体发生碰撞，其后果是不堪设想的，故高速线路要求一个独行的空间，即采用全封闭形式，沿线路两侧设全长护栏。同时，在高速铁路与道路或既有铁路相交时，一律采用立体交叉，这样可避免列车在平交道口与汽车等物体相撞事故的发生，还可以避免出现列车运行时频繁加减速的情况。

（五）高标准的环境保护

高速铁路作为重要的现代化交通运输工具，必须强调对现代化文明的重视，各种设施应与周围环境协调，重视环境保护，如桥梁造型设计，要注重结构外观和色彩，法国高速铁路桥梁在造型设计过程中甚至邀请了建筑师和环保师参与其中或请他们担任审查工作。

防止噪声污染是环境保护的一项重要内容，当列车速度超过250 km/h后，气动噪声的声功率强度与列车速度的6～8次方成正比增长，因此，建设高速铁路时，应重视降低噪声的措施。法国规定，高速铁路通过地区，若原来噪声低于65 dB，则需保持原噪声水平，若原来噪声大于65 dB，则需控制在70 dB以内，而沿线通过居民区，甚至通过公园附近，均设有隔音墙、明洞或隔音土堆。

此外，还应重视减少列车振动以及防止电磁干扰等措施。

（六）开通运营之日，列车即以设计速度运行

目前世界上所建成的高速铁路，除日本东海道新干线外，其后修建的所有高速铁路，均在通车之日起，列车即按设计最高速度运营。假如由于线路初始状态达不到设计标准而限速运行，列车虽以低速通过这些不合格地段，线路将产生“记忆”性病害或不平顺，其后果将是花数倍的物力去整修才可能达到高速运行的目标，这正是高速铁路与普速铁路在工程验交时的重要差别。

东海道新干线因是第一条高速铁路，没有修建经验，开通运营的第一年列车运营速度因路基问题未能达到设计速度目标值，经过一年多的整修后，最高运营速度才达到210 km/h，法国高速铁路建成后，经过5～6个月的调试、验交，列车才以最高速度运行。

（七）运营中，实行科学的轨道管理及严密的防灾安全监控

高平顺的轨道在列车荷载不断作用下会发生变形和位移，当轨道及其各部件的变形、位移量值或其变形、位移发展的速度超过一定限值时，将失去轨道的高平顺性，从而恶化轮轨间的相互作用，影响列车运行的舒适性、安全性。因此，对运营中的高速线路要实行严格的轨道状态检测和科学的轨道管理制度，及时掌握铁路运营过程中轨道不平顺的量值及发展速度，并予以校正，使其恢复到小残变或初始高平顺状态，以保证高速列车运行的安全、平稳、舒适。

安全对于任何交通工具都是第一位的技术条件，对于高速铁路来说更为重要。因此，高速铁路除了要保证设备本身安全要求外，对于一些超出设备本身安全限度范围的灾害，如自然灾害的暴雨、强风、地震等，突发性灾害的坍方落石、异物侵入限界等，以及设备的运用状态、故障等要实时监测，并根据这些监测信息，对列车的运行进行严格的管理，如限速、停车等。

综上所述，高速线路的外表结构形式与普速铁路差别不大，但是组成高速线路的每一个分部所采用的技术及其条件，以及各分部的接合，却大大有别于普速线路。自开通运营之日起就能适应高速列车不间断、高密度运行的线路，其每一个组成部分都是依托于高新技术的应用与开发上的。